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例题22 试设计单厂柱间支撑

2022-08-24 来源:爱问旅游网
[例题] 一跨度为30m的单层厂房,两端为封闭式山墙,设有山墙柱,其上端与屋架下弦水平支撑相连,下端与柱基铰接。檐口标高13m。内设两台起重量为20t的普通桥式吊车,中级工作制,轨顶标高9m,一台吊车的最大轮压(标准值)Pmax=29.6t。每侧边列柱均设有一道柱间支撑,均为三层X形交叉支撑,如图1所示。取山墙基本风压w0=0.45kN/m2,风压高度变化系数µz=1.0,整试仅按风荷和吊车荷载设计柱间支撑各构体(迎风+背风)风压体型系数µs=0.9。件的截面。

解:1 荷载计算: (1) 风荷载。

风压设计值 57w=1.4µsµzw0=1.4×0.9×1.0×0.45=0.kN/m2

每片柱间支撑柱顶风荷载节点反力为:

11

R=×w×挡风面积=×0.57×13×30=55.58kN/m2

44(2) 吊车纵向水平制动力T

按计算跨间两台吊车同时作用,一台吊车一侧有两个制动轮计算,则单片柱间支撑所受吊车纵向水平制动力T为:

T=0.1∑Pmax=0.1×1.4×2×2×9.8×29.6=162.44 kN

图1 柱间支撑设计简图

2 柱间支撑构件内力计算

柱间支撑桁架内力分析如图1(b)所示。假设交叉斜杆只能受拉,当如图示纵向力的方向时,虚线的斜杆退出工作不受力。将1、2、···7诸点都看

作是铰。

N

R2−3

55.58×62+42R

===66.80kN cosθ6

N

R

4−5

R55.58×62+4.52===69.48kN cosα6

N

T

4−5

T162.44×62+4.52===203.05kN cosα6

N6−7=N4−5

N5R−6=−R=−55.58kN (压杆)

TN5−6=−T=−162.44kN (压杆)

3 截面设计

(1) 上部柱间支撑斜杆2-3。

采用单角钢、单片支撑,截面如图1(c)所示。几何长度l=7.211m。

l7.211

平面内计算长度 lo===3.606m

22上部柱间支撑按拉杆设计,容许长细比 [λ]=400 需要平行于斜平面回转半径 iv≥

360.6

=0.90cm 400

平面外计算长度 lo=l=7.211m 需要角钢肢边的回转半径 ix≥需要角钢的净截面积为

721.1

=1.80cm 400

N2R−366.80×103

An===3.66cm2

2

0.85f0.85×215×10

式中0.85是单面连接单角钢强度设计值折减系数。

选用1L63×6,A=7.29cm2,iv=1.24cm>0.90cm,ix=1.93cm>1.80cm。 杆件与节点板以角焊缝焊接,安装螺栓在节点范围以内,不需扣除螺栓孔,

An=A=7.29cm2,大于需要的An=3.66cm2,满足要求。 (2) 下部柱间支撑斜杆4-5(6-7)

采用两角钢双片支撑,截面如图1(d)所示。假设N4R−5由外侧的支撑分肢

T承受,N4−5由吊车梁侧的支撑分肢承受。双片支撑两分肢间用缀条或缀板相

连,以增强侧向刚度。

吊车梁侧支撑需要的净截面积为

TN4203.05×1032 −5

An≥==9.44cm

f215×102

外侧支撑需要的净截面积为

N4R−569.48×1032

An≥==3.23cm

f215×102

因两支撑分肢间有缀件相连,实际上已构成一个组合构件,故以上计算

中强度设计值未考虑折减系数0.85。两分肢选用相同截面,各为1L90×8,

A=13.94cm2,iv=1.87cm,ix=2.76cm。

两片支撑斜杆(拉杆)之间用缀条相连,以增强平面外的刚度,这样验算支撑斜杆的长细比将由平面内控制:

l7.500

平面内计算长度 lo===3.750m

22

平面内回转半径 76ix=2.cm

375.0

=135.9<[λ]=300 满足要求 2.76

(3) 下部柱间支撑横杆5-6(中心受压) λx=容许长细比 [λ]=150 需要平面内回转半径 ix≥

600

=4cm 150

T

内力 N5−6=N5R−6+N5−6=−55.58−162.44=−218.02kN

根据需要的ix≥4cm,选用两角钢组合截面如图1(d)所示,为2L140×90×10,长肢下伸,A=44.52cm2,ix=4.47cm。 验算支撑横杆的稳定性(平面内控制)

λx=

lo600

==134.2<[λ]=150 ix4.47

由b类截面查得 ϕ=0.369,

N218.02×103

==132.71N/mm2 215支撑横杆的两角钢间用缀条相连,以保证分肢稳定。

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